功放如何為智能手機(jī)提供最佳效率

下一代智能手機(jī)將具備更先進(jìn)的功能，包括：屏幕更大、多媒體功能更豐富、支持多個(gè)頻段和多種模式、電池續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)以及機(jī)身更加輕薄。這些應(yīng)用趨勢(shì)對(duì)射頻前端帶來(lái)了若干挑戰(zhàn)。

隨著許多大城市相繼推出LTE和TD-LTE以及智能手機(jī)輕薄化要求不斷提升，集成度和性能的重要性前所未有。因此，功放（PA）必須在這兩方面進(jìn)一步提高，以幫助移動(dòng)設(shè)備制造商實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

ANADIGICS公司中國(guó)北方地區(qū)銷售主管何肅平指出，智能手機(jī)對(duì)多頻段、多模式支持提出了需求，例如：四頻段EDGE及雙頻段WCDMA和LTE。這個(gè)需求增加了射頻部分的復(fù)雜度和尺寸。由于制造商希望生產(chǎn)出具有更多功能、更輕薄的產(chǎn)品，PCB空間和元器件尺寸就變得極為重要。對(duì)于功放來(lái)說(shuō)，需要為多頻段和多模式提供更高的功能。

另外，先進(jìn)的多媒體功能和高速的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要求功放能夠在大功率模式下更頻繁地運(yùn)行。GSM協(xié)會(huì)TS09程序發(fā)布的功率分布圖為3G設(shè)備在典型網(wǎng)絡(luò)中的輸出功率提供了指導(dǎo)。然而，大功率使用的增加為在大功率模式下提高效率帶來(lái)了壓力。這使得針對(duì)所有輸出功率優(yōu)化的功放需要為用戶提供出色的電池續(xù)航時(shí)間。

每種應(yīng)用都對(duì)功放技術(shù)和設(shè)計(jì)具有特定要求。對(duì)于手機(jī)來(lái)說(shuō)，功放的性能是通過(guò)線性度、增益和天線的輸出功率來(lái)衡量的。

手機(jī)從2G、3G演變到現(xiàn)在的4G，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了功放線性度在建立和維持穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)連接方面的重要性。線性度是指功放精確重生成射頻輸入頻率和幅度變化的能力。這是一個(gè)重要指標(biāo)，因?yàn)樗兄诖_定設(shè)備維持穩(wěn)定無(wú)線連接的能力，將直接影響語(yǔ)音通信和數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量。

增益是輸出與輸入的功率比，同樣也會(huì)影響器件的性能。功放必須接收收發(fā)器的輸出（通常小于+3dBm）并將信號(hào)不失真地放大。為了保證下一代智能手機(jī)具有出色的數(shù)據(jù)連接，就必須選擇具有足夠增益的功放。

收發(fā)器信號(hào)在到達(dá)天線之前必須通過(guò)功放、開(kāi)關(guān)和濾波器。因此，功放增益應(yīng)該提供足夠的射頻功率，以克服其他所選器件的損耗。

從工藝角度來(lái)看，功放市場(chǎng)將會(huì)繼續(xù)發(fā)展。市場(chǎng)長(zhǎng)期以來(lái)由InGaP HBT器件所主導(dǎo)。ANADIGICS公司的先進(jìn)產(chǎn)品采用了InGaP-Plus技術(shù)。這項(xiàng)獨(dú)特的專利技術(shù)一直以來(lái)提供了重要的性能、集成度和可靠性優(yōu)勢(shì)，讓設(shè)計(jì)者可以使用工具庫(kù)來(lái)開(kāi)發(fā)獨(dú)特并具前瞻性的產(chǎn)品。

該技術(shù)使器件具有更出色的性能和集成度，這正是當(dāng)今市場(chǎng)的兩大趨勢(shì)。例如，目前從單頻段功放到多模、多頻段功放的轉(zhuǎn)變節(jié)省了寶貴的PCB空間。

功放制造商一直以來(lái)都在尋找實(shí)現(xiàn)更高集成度和更高性能的方法，正如3G設(shè)備引領(lǐng)的趨勢(shì)一樣。ANADIGICS在這兩方面一直都處于行業(yè)領(lǐng)先，其雙頻段、低功率下高效率（HELP）的功放就是最好的證明。該公司開(kāi)發(fā)的LTE系列產(chǎn)品覆蓋了世界各地部署的主要頻段。其LTE產(chǎn)品系列包含了40多種功放（包括單頻段、雙頻段和多頻段產(chǎn)品），從而保證能夠?yàn)樘囟☉?yīng)用選擇最合適的功放。

ANADIGICS的雙頻段HELP3E功放通過(guò)將兩個(gè)獨(dú)立功放集成在一個(gè)緊湊封裝中，可以為手機(jī)制造商節(jié)省PCB空間。另外，該解決方案還實(shí)現(xiàn)了高效率和出色的線性度。

通過(guò)使用InGaP-Plus專利工藝技術(shù)和先進(jìn)的電路設(shè)計(jì)技術(shù)提供具有三種模式狀態(tài)的解決方案，ANADIGICS的HELP4功放實(shí)現(xiàn)了更高的性能。這使得制造商無(wú)須使用DC-DC轉(zhuǎn)換器，就能在小功率、中等功率和大功率模式下實(shí)現(xiàn)高效率。這類功放具有出色的效率和極低的靜態(tài)電流，能夠?yàn)槎喙δ苤悄苁謾C(jī)提高電池續(xù)航時(shí)間。

在推出高集成度和性能的HELP3E和HELP4后，該公司又推出了新一代功放來(lái)引領(lǐng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。ANADIGICS的多模、多頻段功放針對(duì)LTE、WCDMA和CDMA信號(hào)調(diào)制進(jìn)行了優(yōu)化以提供出色的性能。該功放在為手機(jī)提供出色的諧波、噪聲和互調(diào)性能的同時(shí)，針對(duì)所有調(diào)制信號(hào)在效率、電流消耗和線性規(guī)格上進(jìn)行了增強(qiáng)。ANADIGICS采用緊湊的5mm×7.5mm封裝提供四波段GSM/EDGE和雙波段WCDMA/LTE功能，有效地節(jié)省了空間。

市場(chǎng)上部分高集成度功放解決方案的效率極低，影響了電池的整體續(xù)航時(shí)間。何肅平強(qiáng)調(diào)，ANADIGICS的產(chǎn)品和這些產(chǎn)品的主要區(qū)別在于其高集成度與出色效率相結(jié)合的能力。ANADIGICS的新ProEficient功放經(jīng)過(guò)優(yōu)化，能夠在所有的輸出功率等級(jí)上提供極高效率（圖1）。這樣，產(chǎn)品結(jié)合了低功率模式下更長(zhǎng)的通話時(shí)間和大功率模式下更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用。該功放還針對(duì)平均功率跟蹤（APT）使用進(jìn)行了優(yōu)化，以進(jìn)一步提高效率和降低中等及低功率模式下的電流消耗。除了出色的效率之外，ProEficient功放還具有出色的線性度，保證了連接的穩(wěn)定性以實(shí)現(xiàn)清楚的通話和高速的數(shù)據(jù)應(yīng)用。

圖1：ProEficient功放在所有的輸出功率上都提供高效率。